(如短路、過(guò)載、過(guò)電壓等)而損壞。例如，變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程(二)重要性(二)重要性1.保障供電可靠性通過(guò)快速、準(zhǔn)確地響應(yīng)故障，減少停電時(shí)間和范圍，確保對(duì)用戶(hù)的持續(xù)供電。如城市中心變電站，若沒(méi)有完善的保護(hù)配置，一旦出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致大片區(qū)域停電，影響居民生活、商業(yè)活動(dòng)以及工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)方面。2.延長(zhǎng)設(shè)備壽命及時(shí)切斷故障電流，避免設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間承受異常電流、電壓的沖擊，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備維護(hù)和更換成本。例如，合適的過(guò)流保護(hù)可以在設(shè)備過(guò)載時(shí)迅速動(dòng)作，防止設(shè)備因過(guò)熱而縮短使用壽命。三、變電站保護(hù)配置系統(tǒng)的基本組成部分及原理(一)電壓互感器(PT)1.作用將高電壓按比例變換成低電壓，為測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置等提供準(zhǔn)確的電壓信號(hào)。例如，將變電站進(jìn)線(xiàn)的110kV或220kV高電壓變換為100V或100/√3V的低電壓，以便后續(xù)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和分析。2.原理基于電磁感應(yīng)原理，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于變壓器。一次繞組匝數(shù)較多，并聯(lián)在被測(cè)高壓電路中；二次繞組匝數(shù)較少，輸出低電壓。根據(jù)變壓器的變壓比公式U1/U2=N1/N2(U1為一次側(cè)電壓，U2為二次側(cè)電壓，N1為一次繞組匝數(shù)，N2為二次繞組匝數(shù)),實(shí)現(xiàn)高電壓到低電壓的(二)電流互感器(CT)1.作用把大電流按一定比例變換成小電流，供給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置等使用。在變電站中，線(xiàn)路或設(shè)備中的電流往往很大，通過(guò)電流互感器將其變換為適合測(cè)量和保護(hù)裝置處理的小電流。2.原理二次繞組匝數(shù)較多。當(dāng)一次繞組中有電流通過(guò)時(shí)，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出電流。其變流比為一次電流與二次電流之比，即I1/I2=N2/N1(I1為一次側(cè)電流，I2為二次側(cè)電流)。電流互感器原理電流互感器原理(三)保護(hù)裝置作用1.對(duì)來(lái)自電壓互感器和電流互感器的信號(hào)進(jìn)行分析、判斷，當(dāng)檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)，迅速發(fā)出跳閘命令或其他控制信號(hào)，以切除故障設(shè)備或采取相應(yīng)的保護(hù)措施。原理2.保護(hù)裝置內(nèi)部集成了各種復(fù)雜的算法和邏輯判斷電路。例如，當(dāng)檢測(cè)到電流超過(guò)設(shè)定的過(guò)流閾值且持續(xù)一定時(shí)間，或者電壓低于設(shè)定的低電壓閾值等情況時(shí)，保護(hù)裝置根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯判斷是否發(fā)生故障，并決定是否發(fā)出跳閘指令。保護(hù)裝置通常采用微處理器技術(shù)，具備高精度的信號(hào)處理和快速的運(yùn)算能力，能夠快速準(zhǔn)確地做出決策。去第二套保護(hù)去第二套保護(hù)外部跳閘2主保護(hù)后備保護(hù)外部四、變電站常見(jiàn)保護(hù)配置類(lèi)型及原理(一)主變壓器保護(hù)1.差動(dòng)保護(hù)保護(hù)范圍1.主變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)電流互感器(CT)以?xún)?nèi)的區(qū)域，涵蓋了變壓器繞組、鐵芯以及引出線(xiàn)等關(guān)鍵部位。原理母線(xiàn)完全差動(dòng)保護(hù)原理圖(區(qū)外故障)瓦斯保護(hù)故障。主要用于反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障，包括輕微故障和嚴(yán)重原理2.當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生電弧時(shí)，會(huì)使變壓器油以及絕緣物分解產(chǎn)生大量氣體。根據(jù)產(chǎn)生氣體的數(shù)量及油流速度而動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有少量氣體產(chǎn)生，氣體繼電器的上觸點(diǎn)閉合，作用于預(yù)告信號(hào)，提醒運(yùn)維人員關(guān)注變壓器狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，形成油氣流沿連接管沖向油枕，沖擊氣體繼電器擋板使其下觸點(diǎn)閉合，一方面發(fā)出報(bào)警信號(hào)，另一方面將斷路器跳閘，切除變壓器，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。氣體繼電器的下觸點(diǎn)閉合后，也可利用切換片切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)，便于運(yùn)維人員進(jìn)一步分析故障情況。開(kāi)口杯后備保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)1.各側(cè)均裝設(shè)該保護(hù)。復(fù)合電壓閉鎖元件由低電壓元件、負(fù)序過(guò)電壓元件組成。正常運(yùn)行時(shí)，低電壓元件和負(fù)序過(guò)電壓元件均不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓降低或出現(xiàn)負(fù)序電壓時(shí)，復(fù)合電壓閉鎖元件動(dòng)作，開(kāi)放過(guò)流保護(hù)。而過(guò)流保護(hù)則是當(dāng)任一相電流大于整定值時(shí)動(dòng)作。加裝復(fù)合電壓閉鎖后，過(guò)流的整定值就可以降低，從而提高保護(hù)的靈敏度。例如，在變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，電壓會(huì)降低，負(fù)序電壓會(huì)升高，復(fù)合電壓閉鎖元件動(dòng)作，若此時(shí)電流也超過(guò)過(guò)流保護(hù)整定值，則保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)相應(yīng)斷路器。復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理接線(xiàn)圖零序方向過(guò)流保護(hù)2.220kV和110kV側(cè)裝設(shè)此保護(hù)。在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生零序電流和零序電壓。零序方向過(guò)流保護(hù)通過(guò)判斷零序電流的大小以及零序電流與零序電壓之間的相位關(guān)系來(lái)確定故障方向。當(dāng)故障發(fā)生在保護(hù)裝置的正方向且零序電流大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)相應(yīng)斷路器，切除故障線(xiàn)路。間隙保護(hù)包括間隙零序過(guò)流和零序過(guò)電壓保護(hù)，用于變壓器中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地運(yùn)行時(shí)的接地故障后備保護(hù)。在部分中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障且中性點(diǎn)不接地變壓器的中性點(diǎn)電壓超過(guò)一定值時(shí)，間隙會(huì)被擊穿，產(chǎn)生間隙電流。若間隙電流大于間隙零序過(guò)流保護(hù)整定值，或者零序電壓大于零序過(guò)電壓保護(hù)整定值，保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)0.3-0.5S跳主變各側(cè)斷路器。需要注意的是，在操作中性點(diǎn)地刀時(shí)，可能造成間隙保護(hù)誤動(dòng)，所以必須先退出間隙；而采用間隙專(zhuān)用CT,合中性點(diǎn)地刀時(shí)，不會(huì)造成間隙保護(hù)誤動(dòng)，所以可以不退出間隙。間隙電流互感器過(guò)負(fù)荷保護(hù)4.當(dāng)變壓器的負(fù)荷電流超過(guò)其額定電流一定時(shí)間后，過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)提醒運(yùn)維人員變壓器處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)。同時(shí)，還可裝設(shè)過(guò)負(fù)荷閉鎖有載調(diào)壓裝置，避免在過(guò)負(fù)荷情況下進(jìn)行有載調(diào)壓導(dǎo)致變壓器進(jìn)一步過(guò)載。另外，可按負(fù)荷情況起動(dòng)風(fēng)扇回路，加強(qiáng)變壓器的散熱，以保證變壓器在過(guò)負(fù)荷情況下能安全運(yùn)行一段時(shí)間。(二)母線(xiàn)保護(hù)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)保護(hù)范圍1.母線(xiàn)及連接在母線(xiàn)上的所有電氣設(shè)備，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器等與母線(xiàn)連接部分。原理2.用于雙母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式的微機(jī)型母差保護(hù)由母線(xiàn)大差和各段母線(xiàn)小差組成。母線(xiàn)大差是將連接在母線(xiàn)上所有支路 (不包括母聯(lián)和分段開(kāi)關(guān))電流互感器二次電流進(jìn)行相量和計(jì)算，各段母線(xiàn)小差則是在大差的基礎(chǔ)上，分別計(jì)算每段母線(xiàn)所連接支路(包括母聯(lián)和分段開(kāi)關(guān))電流互感器二次電流的相量和。正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，流入母線(xiàn)的電流等于流出母線(xiàn)的電流，母線(xiàn)大差和各段母線(xiàn)小差的差流為零或小于動(dòng)作門(mén)檻值，母差保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，故障母線(xiàn)上的電流會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致母線(xiàn)大差和故障母線(xiàn)小差的差流大于動(dòng)作門(mén)檻值，母差保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)故障母線(xiàn)上的所有斷路器，切除故障母線(xiàn)。復(fù)合電壓閉鎖元件3.其作用是防止差動(dòng)元件誤動(dòng)或其他原因?qū)е碌哪覆畋Ｗo(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)?shù)碗妷涸?、零序過(guò)電壓元件、負(fù)序電壓元件中只要有一個(gè)或一個(gè)以上的元件動(dòng)作，則立即開(kāi)放母差保護(hù)。例如，在系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致母線(xiàn)電壓降低、出現(xiàn)零序過(guò)電壓或負(fù)序電壓時(shí)，復(fù)合電壓閉鎖元件動(dòng)作，開(kāi)放母差保護(hù)，若此時(shí)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的差流也滿(mǎn)足動(dòng)作條件，則母差保護(hù)動(dòng)作跳閘。這樣可以有效避免母差保護(hù)在正常運(yùn)行但電流互感器等設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)誤動(dòng)作。母聯(lián)充電、過(guò)流保護(hù)母聯(lián)充電保護(hù)1.考慮到操作的方便性及運(yùn)行的安全性，一般不使用母差保采用其中的充電、過(guò)流功能。當(dāng)斷路器對(duì)母線(xiàn)進(jìn)行充電時(shí)，可投入母聯(lián)充電保護(hù)。若母線(xiàn)存在故障，如母線(xiàn)相間短路、接地短路等，母聯(lián)充電保護(hù)會(huì)迅速動(dòng)作，切除故障，避免故障對(duì)其他設(shè)備造成影響。母聯(lián)過(guò)流保護(hù)2.利用母聯(lián)斷路器作為線(xiàn)路的臨時(shí)保護(hù)時(shí)，當(dāng)線(xiàn)路有故障，且故障電流大于母聯(lián)過(guò)流保護(hù)整定值時(shí)，由母聯(lián)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)切除故障。若線(xiàn)路故障，任一相電流元件或零序電流元件動(dòng)作經(jīng)延時(shí)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)切除故障。例如，當(dāng)某條線(xiàn)路在檢修后恢復(fù)送電過(guò)程中出現(xiàn)故障，而線(xiàn)路自身保護(hù)尚未投入運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)過(guò)流保護(hù)可作為臨時(shí)保護(hù)切除故障。動(dòng)作條件步擴(kuò)大。態(tài)被強(qiáng)制為斷開(kāi)狀態(tài)。母差“選擇”方式下，母差保護(hù)能夠按照一次設(shè)備的運(yùn)行方式選擇故障母線(xiàn)，分別跳閘；母差“非選擇”方式下，“方式”壓板時(shí)均會(huì)使母差“非選擇”。在采用隔離開(kāi)關(guān)跨接母線(xiàn)運(yùn)行、不停電進(jìn)行倒母線(xiàn)操作期間等情況下，應(yīng)將母差保護(hù)投入“非選擇”方式。(三)線(xiàn)路保護(hù)過(guò)流保護(hù)1.當(dāng)線(xiàn)路中的電流超過(guò)預(yù)先設(shè)定的整定值時(shí)，過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。通常分為定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和反時(shí)限過(guò)流保護(hù)。定時(shí)限過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是固定的，與故障電流大小無(wú)關(guān)；反時(shí)限過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間則與故障電流大小成反比，故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。過(guò)流保護(hù)主要作為本線(xiàn)路的近后備保護(hù)和相鄰線(xiàn)路保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。例如，當(dāng)線(xiàn)路上發(fā)生相間短路或三相短路故障時(shí)，電流會(huì)急劇增大，超過(guò)過(guò)流保護(hù)整定值，保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)線(xiàn)路斷路器，切除故障線(xiàn)路。距離保護(hù)2.通過(guò)測(cè)量保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離(阻抗)來(lái)判斷線(xiàn)路距離I段保護(hù)本線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%-85%,動(dòng)作迅速，不帶延時(shí)；距離Ⅱ段作為距離I段的后備保護(hù)，保護(hù)本線(xiàn)路全長(zhǎng)及相鄰線(xiàn)路的一部分，(a)架空線(xiàn)路(b)電纜線(xiàn)路零序電流保護(hù)裝置原理圖的特點(diǎn)，能夠快速切除線(xiàn)路內(nèi)部故障，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。M繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置重合閘三相一次重合閘當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障，斷路器跳閘后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行一次三相重合操作。若重合于永久